轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化

張良

摘要：轉(zhuǎn)向架作為列車的重要組成部分，其檢修生產(chǎn)面臨需求量大、交貨期短等問(wèn)題。本文針對(duì)檢修生產(chǎn)量大、生產(chǎn)需求不均衡、生產(chǎn)效率較低的現(xiàn)狀，運(yùn)用Plant Simulation仿真軟件對(duì)轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真;結(jié)合工業(yè)工程理論進(jìn)行了原因分析，進(jìn)行了工藝布局調(diào)整，對(duì)高速列車轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)的工藝布局進(jìn)行優(yōu)化，為提高檢修效率提供了技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架;檢修生產(chǎn);系統(tǒng)仿真

引言

隨著國(guó)內(nèi)高速鐵路行業(yè)迅速發(fā)展，動(dòng)車組列車的數(shù)量也急速增長(zhǎng)。隨著列車的提速，對(duì)列車性能與可靠性要求越來(lái)越高，所有動(dòng)車組列車均需定期進(jìn)行檢修[1]，因此檢修生產(chǎn)的需求量大大提高。轉(zhuǎn)向架作為列車的重要組成部分，研究轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)的優(yōu)化對(duì)于進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)鐵路貨運(yùn)具有重要意義。

返廠檢修的動(dòng)車組有多種車型和編組，根據(jù)運(yùn)行時(shí)間/里程不同，檢修級(jí)別可分為三級(jí)修、四級(jí)修和五級(jí)修。動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)線包含：輪對(duì)檢修線、構(gòu)架檢修線和中小件檢修線三部分，本文將在現(xiàn)行生產(chǎn)設(shè)備和物流布置狀態(tài)下，運(yùn)用Plant Simulation仿真軟件對(duì)轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，分析瓶頸工序。以輪對(duì)檢修生產(chǎn)線為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行分析優(yōu)化。

一、動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)及其工藝流程分析

本文主要以CRH380A 車型為研究對(duì)象，該型號(hào)動(dòng)車組使用于我國(guó)客運(yùn)專線，采用動(dòng)力分散型交流傳動(dòng)方式，編組形式為6動(dòng)2拖。

根據(jù)某廠轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)車間現(xiàn)行工藝方案以及生產(chǎn)布局，將整個(gè)檢修生產(chǎn)線劃分為三條主要檢修線，輪對(duì)檢修線、構(gòu)架檢修線和中小件檢修線，這三條線路初始工序一致，分解后分別進(jìn)行檢修，最終進(jìn)行組裝。其中，輪對(duì)檢修線生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工序多，也最為重要。為后續(xù)對(duì)整個(gè)制造過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)CRH380A轉(zhuǎn)向架五級(jí)檢修輪對(duì)線進(jìn)行工序分析，共計(jì)輸出加工工序24項(xiàng)，耗時(shí)83.36h;檢查工序4項(xiàng)，耗時(shí)0.33h;搬運(yùn)工序6項(xiàng)，耗時(shí)4.39h，距離160m;等待工序3項(xiàng)，耗時(shí)64h。

二、轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真

（一）轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)模型的建立

（1）建立對(duì)象類型庫(kù)

本文研究的生產(chǎn)系統(tǒng)是CRH380A的五級(jí)檢修生產(chǎn)，由于CRH380A編組為2拖6動(dòng)，以DC5代表動(dòng)車五級(jí)修，TC5代表拖車五級(jí)修。在Plant-simulation中，設(shè)置MU（移動(dòng)對(duì)象），代替上述轉(zhuǎn)向架檢修情況。同時(shí)設(shè)置生產(chǎn)計(jì)劃表，來(lái)控制MU的數(shù)量和順序。

（2）構(gòu)建基礎(chǔ)模型

根據(jù)程序流程圖，用軟件中SingleProc對(duì)象表示其中的加工工序，用Buffer對(duì)象表示其中的同溫工序，用line對(duì)象表示其中的搬運(yùn)，每到工序之間用Connector相連，建立檢修仿真基礎(chǔ)模型。

（3）屬性和邏輯策略設(shè)置

由于動(dòng)車和拖車在輪對(duì)檢修線中存在差異，因此需要利用軟件中的Method（調(diào)試器），利用Simtalk語(yǔ)言編寫(xiě)程序，控制對(duì)象的流向。對(duì)每一個(gè)工位的屬性進(jìn)行設(shè)置，包括加工時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間等。考慮實(shí)際作業(yè)的情況，處理時(shí)間以正態(tài)分布，同時(shí)增加5%的寬放率。

（二）現(xiàn)行單列檢修生產(chǎn)的仿真

2.2.1 瓶頸工序分析與優(yōu)化

瓶頸工序是指制約整條生產(chǎn)線產(chǎn)出量的那一部分工作步驟或工藝過(guò)程，廣義上瓶頸是指整個(gè)流程中制約產(chǎn)出的各種因素。瓶頸工序主要是針對(duì)生產(chǎn)流程而言，把一個(gè)流程中作業(yè)時(shí)間最長(zhǎng)的工序稱為瓶頸工序[2]。根據(jù)軟件輸出，反映為working段占比最大的工序，本文選擇前五個(gè)進(jìn)行優(yōu)化，即車輪退卸、輪對(duì)壓裝、齒輪箱檢修、軸箱體組裝和齒輪箱高速跑合。

（1）車輪退卸：每輛車有四條輪對(duì)，在進(jìn)行該工序時(shí)，生產(chǎn)數(shù)量加倍，而現(xiàn)行僅一臺(tái)設(shè)備，因此可增加兩臺(tái)設(shè)備，提高生產(chǎn)效率;

（2）輪對(duì)壓裝和齒輪箱高速跑合：在生產(chǎn)中，輪對(duì)壓裝完成后，需要進(jìn)行48小時(shí)同溫等待，才可進(jìn)行后續(xù)檢壓操作。齒輪箱高速跑合后，需要8小時(shí)同溫。因此可以將后續(xù)的無(wú)需在檢壓完成后才可進(jìn)行的工序提前，即輪對(duì)涂裝、部分零部件組裝等工序，與等待時(shí)間并行;

（3）齒輪箱檢修、軸箱體組裝：這兩道工序主要依賴人工操作，可適當(dāng)增加人工數(shù)量。

2.2.2 阻塞工序分析與優(yōu)化

阻塞工序是指造成后道工序來(lái)料堆積的工序，仿真反映為blocking段占比較大的工序。選取占比最大的三道工序進(jìn)行優(yōu)化，即構(gòu)架組掛、車軸脫漆和軸承推卸。

（1）車軸脫漆和軸承推卸：這兩道工序的后續(xù)工序?yàn)檐囕喭诵叮囕喭诵端韫r(shí)較長(zhǎng)是這兩道工序堵塞的原因。對(duì)車輪退卸進(jìn)行優(yōu)化，可緩解堵塞;

（2）構(gòu)架組掛：構(gòu)架組掛的前兩道工序包括構(gòu)架涂裝、構(gòu)架檢修。其中構(gòu)架涂裝所需工時(shí)較短，可將臺(tái)位數(shù)量減少1臺(tái)，既可以平衡生產(chǎn)又節(jié)約空間;構(gòu)架檢修占地面積較大，但大部分用于構(gòu)架的存放，可將檢修完畢的構(gòu)架委外存放，節(jié)省出的空間進(jìn)行構(gòu)架組掛。

（三）優(yōu)化后現(xiàn)行單列檢修生產(chǎn)的仿真

在模型中對(duì)上述工序進(jìn)行調(diào)整后，再次仿真得出優(yōu)化前后單列CRH380A五級(jí)檢修用時(shí)、平衡率對(duì)比數(shù)據(jù)，單列CRH380A的五級(jí)檢修，工時(shí)減少了20.12小時(shí)，優(yōu)化比率為13.3%，平衡率提高了9.3%，見(jiàn)表1。

三、結(jié)論

本文針對(duì)某廠現(xiàn)行轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)線存在的生產(chǎn)效率低、產(chǎn)能小的問(wèn)題，運(yùn)用工業(yè)工程的分析方法，對(duì)轉(zhuǎn)向架檢修繪制了程序流程圖進(jìn)行分析。在Plant-simulation平臺(tái)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，對(duì)現(xiàn)行生產(chǎn)線存在的5個(gè)瓶頸工序和3個(gè)阻塞工序進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，得到優(yōu)化結(jié)果：?jiǎn)瘟形寮?jí)檢修生產(chǎn)時(shí)間可縮短13.3%。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路主要技術(shù)政策[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2013：1-5.

[2] 劉洪偉，齊二石. 基礎(chǔ)工業(yè)工程[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2016： 206-207.